Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.337

На рисунке 6.3, б изображена физическая память, состоящая из восьми страничных кадров по 4 Кбайт. Эту память можно ограничить до 32 К, поскольку: 1) это вся память машины (для процессора, встроенного в стиральную машину

или микроволновую печь, этого достаточно) или 2) оставшаяся часть памяти занята другими программами.

Рис. 6.3. Первые 64 Кбайт виртуального адресного пространства разделены на 16 страниц по 4 Кбайт каждая (а); 32 Кбайт основной памяти разделены на 8 страничных кадров

по 4 Кбайт каждый (б)

А теперь посмотрим, как 32-разрядный виртуальный адрес можно отобразить на физический адрес основной памяти. В конце концов, память воспринимает только реальные, а не виртуальные адреса, поэтому такое отображение должно быть сделано. Каждый компьютер с виртуальной памятью содержит устройство для отображения виртуальных адресов на физические. Это устройство называется диспетчером памяти (Memory Management Unit, MMU). Он может находиться на микросхеме процессора или на отдельной микросхеме рядом с процессором. В нашем примере диспетчер памяти отображает 32-разрядный виртуальный адрес на 15-разрядный физический адрес, поэтому ему требуется 32-разрядный входной регистр и 15-разрядный выходной.

Чтобы понять, как работает диспетчер памяти, рассмотрим пример на рис. 6.4. Когда в диспетчер памяти поступает 32-разрядный виртуальный адрес, он разделяет этот адрес на 20-разрядный номер виртуальной страницы и 12-разрядное смещение внутри этой страницы (поскольку страницы в нашем примере имеют размер 4 Кбайт). Номер виртуальной страницы используется в качестве индекса в таблице страниц для нахождения нужной страницы. На рис. 6.4 номер виртуальной страницы равен 3, поэтому в таблице выбирается элемент 3.

Сначала диспетчер памяти проверяет, находится ли нужная страница в текущий момент в памяти. Поскольку у нас есть 220 виртуальных страниц и всего 8 страничных кадров, не все виртуальные страницы могут находиться в памяти

одновременно. Диспетчер памяти проверяет бит присутствия в данном элементе таблицы страниц. В нашем примере этот бит равен 1. Это значит, что страница в данный момент находится в памяти.

Рис. 6.4. Формирование адреса основной памяти из адреса виртуальной памяти

Далее из выбранного элемента таблицы нужно взять значение страничного кадра (в нашем примере — 6) и скопировать его в старшие 3 бита 15-разрядного выходного регистра. Нужно именно 3 бита, потому что в физической памяти находится 8 страничных кадров. Параллельно с этой операцией младшие 12 бит виртуального адреса (поле смещения страницы) копируются в младшие 12 бит

выходного регистра. Затем полученный 15-разрядный адрес отправляется в кэшпамять или основную память для поиска.

На рис. 6.5 показан возможный вариант отображения виртуальных страниц на физические страничные кадры. Виртуальная страница 0 находится в страничном кадре 1. Виртуальная страница 1 находится в страничном кадре 0. Виртуальной страницы 2 нет в основной памяти. Виртуальная страница 3 находится в страничном кадре 2. Виртуальной страницы 4 нет в основной памяти. Виртуальная страница 5 находится в страничном кадре 6 и т. д.